ケーブルたるみ計算ツール
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Structural / Cable

ケーブルたるみ・カテナリーシミュレーター

カテナリー方程式・放物線近似によるたるみ量、支点張力、弧長を計算。氷雪荷重・風荷重の組み合わせにも対応。架空線・吊橋・ケーブルトレイ設計に活用できます。

ケーブル・径間パラメータ
径間長 L 200 m
ケーブル単位重量 w 15.0 N/m
ACSR 100 mm²: 約400 N/m / 電話線: 5〜20 N/m
水平張力 H 5000 N
支点高さ差 Δh 0 m
両支点が同高さの場合は 0
付加荷重
氷着厚 tice 0 mm
ケーブル外径 Dc 20 mm
風圧 pw 0 Pa
30 m/s風 ≈ 540 Pa (JIS基準)
最大たるみ量 [m]
たるみ率 [%]
支点最大張力 [N]
弧長(実長)[m]
等価荷重 [N/m]
カテナリー定数 a [m]
ケーブル形状(カテナリー vs 放物線近似)

カテナリー方程式

カテナリー定数 $a = H/w$,最大たるみ:

$$y(x) = a\left[\cosh\!\left(\frac{x}{a}\right) - 1\right]$$ $$d_{max} = a\left[\cosh\!\left(\frac{L}{2a}\right) - 1\right]$$

放物線近似($d \ll L$ のとき):$d \approx \dfrac{wL^2}{8H}$

支点張力:$T = \sqrt{H^2 + (wL/2)^2}$

弧長近似:$S \approx L + \dfrac{8d^2}{3L}$

CAE連携: 架空送電線のFEM解析ではケーブル要素(Cable/Link element)を使用。幾何学的非線形性(大変形)が本質的に重要で、初期たるみ形状の正確な設定がキーポイント。吊橋では非線形静解析(NL Static)でケーブル初期形状を求めてから動的解析を行う。
荷重ケース別 たるみ量・張力比較
荷重組合せ: 氷雪荷重は垂直方向に加算(w_ice = ρ_ice × π × t × (D_c + t) × g)。風圧荷重は水平方向(w_wind = p_w × (D_c + 2t))。合成荷重は w_total = √(w_v² + w_h²) で等価垂直荷重として取扱い。

計算例

計算例:送電線(ケーブル)のたるみと張力計算

径間 200m、自重 w = 15 N/m の送電ケーブルで設計たるみ D = 3m の場合:

設計基準:電気設備技術基準・解釈(電線たるみ・強度)、NESC(米国電気安全規程)。

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